Une nouvelle course à l'espace : les ondes gravitationnelles

Dans l'article de la semaine dernière intitulé "How my Passion for Interferometry Compares to my Indium Corporation Experience" (Comment ma passion pour l'interférométrie se compare à mon expérience au sein d'Indium Corporation), j'ai parlé des ondes gravitationnelles et de leur profonde découverte par LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) l'année dernière. Cette découverte a établi de nouvelles priorités dans le monde de la physique et de l'astrophysique et a encouragé la poursuite des recherches sur les ondes gravitationnelles.

Avant la découverte de LIGO, d'autres organisations avaient également prévu des expériences de détection des ondes gravitationnelles. Au début des années 2000, la NASA et l 'ESA ont collaboré pour trouver des moyens de détecter les ondes gravitationnelles. Après plusieurs théories, elles ont abouti à LISA (Laser Interferometer Space Antenna). LISA est un interféromètre qui détectera les ondes gravitationnelles dans l'espace. Il sera composé de trois engins spatiaux formant un triangle équilatéral avec des bras d'une longueur de 5 millions de kilomètres et sera capable de mesurer l'amplitude, la direction et la polarisation des ondes gravitationnelles en une seule fois. Cependant, pour des raisons de coût et de praticité, la NASA et l'ESA ont mis fin à leur collaboration en 2011. L'ESA a néanmoins poursuivi la mise en œuvre de LISA. Lorsque LIGO a fait la première découverte d'ondes gravitationnelles en 2015, cela a relancé l'intérêt pour la recherche et une nouvelle course à l'espace a commencé. En raison de la découverte de LIGO et de l'essai réussi de LISA Pathfinder (un petit vaisseau spatial conçu pour tester les technologies nécessaires à la réussite de la mission LISA), la NASA a fortement envisagé de rejoindre l'ESA dans la mission LISA.

LISA est beaucoup plus puissant que n'importe quel interféromètre au sol, car il peut détecter des fréquences aussi petites que 0,1 millihertz, ce qui permettra d'observer beaucoup plus de sources, en particulier celles qui sont les plus prévisibles et les plus puissantes et que nous ne pouvons pas détecter aujourd'hui parce que leurs fréquences sont trop basses. La fréquence la plus basse que LIGO peut détecter est d'environ 1 hertz, en raison de la quantité excessive de bruit sur Terre. Les signaux de bruit sur Terre sont causés par des perturbations quotidiennes telles que la circulation ou les vagues de l'océan. Dans l'espace, le seul bruit qui serait détecté proviendrait des vents solaires et de la pression du rayonnement solaire, qui peuvent tous deux être compensés et n'apparaissent pratiquement pas comme du bruit. Quant aux sources les plus puissantes d'ondes gravitationnelles, leur signal serait environ 10 millions de fois plus fort que tout bruit détecté.

Le projet LIGO a été une formidable réussite en ouvrant des perspectives dans le domaine de la recherche sur les ondes gravitationnelles. Aujourd'hui, les scientifiques doivent s'appuyer sur cette base et utiliser la recherche sur les ondes gravitationnelles pour en savoir plus sur notre univers. Pour en savoir plus sur LISA et la collaboration NASA-ESA, consultez les articles"NASA and ESA May Team Up to Measure Gravitational Waves" (La NASA et l'ESA pourraient s'associer pour mesurer les ondes gravitationnelles) et"Space Science : LISA Overview".